4.4 实验：用双缝干涉测量光的波长 同步练习 -2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（解析版）

4.4、实验：用双缝干涉测量光的波长一、选择题（共16题）1．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，小张同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图所示，若要使两者对齐，小张同学应如何调节（）A．仅顺时针旋转单缝B．仅顺时针旋转双缝C．仅逆时针旋转测量头D．仅逆时针旋转整个遮光筒2．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是（）A．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度B．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角大于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角C．单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，单色光2的干涉条纹间距较大D．单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，单色光1的干涉条纹间距较大3．如图所示，用单色光做双缝干涉实验，现将折射率为的透明薄膜遮住上方的条缝，则屏上可以观察到（）A．干涉条纹向上移动，条纹宽度不变 B．干涉条纹向下移动，条纹宽度变窄C．干涉条纹向上移动，条纹宽度变宽 D．干涉条纹不移动，条纹宽度不变4．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，光具座上放置的光学元件有光源、遮光筒和其他元件，其中a、b、c、d各装置的名称依次是下列选项中的（）A．a单缝、b滤光片、c双缝、d光屏B．a滤光片、b单缝、c双缝、d光屏C．a单缝、b双缝、c滤光片、d光屏D．a滤光片、b双缝、c单缝、d光屏5．利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。下列说法中正确的是（）A．实验装置中的①②③元件分别为单缝、滤光片、双缝B．测量时测量头分划板的中心刻线应与条纹的中心对齐C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值偏大6．如图所示，某同学在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，调节后观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是（）A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B．仅将单缝远离双缝移动少许C．仅将单缝与双缝的位置互换 D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片7．如图甲所示，是一双缝干涉实验的装置示意图，在空气里完成该实验得到如图乙的实验现象，在不调整实验装置的情况下，仅把该装置放在另一种透明介质里得到不同的现象则（）A．空气中毛玻璃上显示的条纹数目多B．介质中毛玻璃上显示的条纹数目多C．空气和介质中毛玻璃上显示的条纹数目一样多D．条纹数目多少无法确定8．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，为了使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列说法正确的是（）A．取下滤光片，光屏上将不能出现彩色的干涉条纹B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大C．若将双缝间的距离d增大，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大D．若将滤光片由红色换成绿色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小9．在光的双缝干涉实验中，能减小干涉条纹间距的做法是()A．改用频率更小的光波 B．改用波长更长的光波C．减小双缝间距 D．减小双缝与光屏间距10．下列说法正确的是（）A．在用单摆测定重力加速度实验中，误将30次全振动记成了31次，则所测加速度偏小B．在用双缝干涉测量光的波长实验中，仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，光屏上观察到的干涉条纹间距变小C．在测定玻璃的折射率实验中，必须选用两面平行的玻璃砖D．用油膜法测分子直径时，若撒的痱子粉过多，所测分子直径偏小11．图为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。从左到右依次放置①光源、②红色滤光片、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏。下列说法正确的是（）A．③、④分别是双缝、单缝B．减小双缝之间的距离，可以增大相邻暗条纹间的距离C．应先放上单缝和双缝，再调节光源高度使光沿遮光筒轴线照在屏中心D．测出条亮条纹间的距离，则相邻两条亮条纹间距为12．1834年，洛埃利用单面镜得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，为单色光源，为一平面镜。发出的光直接照在光屏上，同时发出的光通过平面镜反射在光屏上。设光源到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为和，光的波长为。则相邻两条亮条纹的中心间距是（）A． B． C． D．13．利用双缝干涉测量光的波长，装置如图。下列说法中正确的是（）A．图中分别为滤光片、双缝和单缝，且双缝和单缝应平行放置B．调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝C．仅将光屏稍向右移，则条纹的间距减小D．实验中将4个条纹间距误数成5个，测得的波长值偏小14．在用双缝干涉测量单色光的波长实验中，做好如丙图所示调整后，在单缝与光源之间放上红色滤光片就可见到红光的双缝干涉图样。如果将氦氖激光器激发出的激光作为光源，丙图中不需要的实验器材有哪些（）A．滤光片 B．单缝 C．双缝 D．遮光筒15．用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，调整实验装置使屏上可以接收到清晰的干涉条纹．关于该实验，下列说法正确的是________．A．若将滤光片向右平移一小段距离，光屏上相邻两条明纹中心的距离增大B．若将光屏向右平移一小段距离，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大C．若将双缝间的距离d减小，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大D．若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大E．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条明条纹间的距离a，则相邻两条明条纹间距为16．双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹。屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于蓝光波长，则下列说法正确的是（）A．O点是红光的亮条纹 B．红光的第一条亮条纹在P点的上方C．O点不是蓝光的亮条纹 D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方二、填空题17．在双缝干涉实验中，分布用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距与绿光的干涉条纹间距相比______（填“＞”、“＜”或“＝”）．若实验中红光的波长为，双缝到屏幕的距离为，测得第一条到第6条亮条纹中心间的距离为，则双缝之间的距离为______．18．某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可以测量光屏上光强的分布。某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是________(填“单缝”或“双缝”)。当研究干涉现象时，若要使干涉条纹的间距变大，可选用宽度较________(填“宽”或“窄”)的双缝，或使双缝屏与光屏间的距离________(填“增大”或“减小”)。19．如图所示，在双缝干涉中，若用λ1=5.0×10﹣7m的光照射，屏上O为中央亮条纹，屏上A为第二级亮条纹所在处，若换用λ2=4.0×10﹣7m的光照射时，屏上A处是_____纹，是第_____级。20．如图所示为双缝干涉实验的原理图，光源S到缝、的距离相等，为、连线中垂线与光屏的交点。用波长为500nm的光实验时，光屏中央处呈现中央亮条纹（记为第0条亮条纹），P处呈现第2条亮条纹。当改用波长为400nm的光实验时，P处呈现第___________条__________（填“明条纹”或“暗条纹”）。为使P处呈现第2条亮条纹，可把光屏适当________（填“向左平移”或“向右平移”）。三、综合题21．在用红光做双缝干涉实验时，已知双缝间的距离为0.5mm，测得双缝到光屏的距离为1.0m，在光屏上第一条暗条纹到第六条暗条纹间的距离为7.5mm。则：(1)此红光的频率为多少？它在真空中的波长为多少？(2)假如把整个装置放入折射率为的水中，这时屏上相邻明条纹的间距为多少？22．某同学在“用双缝干涉测激光的波长”实验中；如图甲所示，若将激光束照在双缝上，在光屏上观察到的现象是图乙图样的平行且等宽的明暗相间的条纹，为测量该激光的波长，测得双缝间距为d（每个缝的宽度很窄，宽度可忽略），光屏到双缝距离为L，现使测量头的分划板中心刻线与条纹的中心对齐，经测量得出5条亮条纹之间的距离为a，求该激光的波长。参考答案：1．C【详解】亮条纹与分划板竖线未对齐，应转动测量头，故ABD项错误，C项正确。故选C。2．C【详解】A．由图看出光在玻璃板上表面发生折射时，入射角相等，单色光1的折射角小于单色光2的折射角，根据折射定律得知玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，由分析得知，在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度，故A错误；B．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，由临界角公式分析得知，单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角，故B错误；CD．玻璃对单色光1的折射率大于单色光2的折射率，结合频率大的光的折射率大可知单色光1的频率大于单色光2的频率，由得知单色光1的波长小于单色光2的波长，单色光1和单色光2分别用同一装置研究光的干涉，由可知单色光1的干涉条纹间距较小，单色光2的干涉条纹间距较大，故C正确，D错误；故选C。3．A【详解】在遮住上方缝前，干涉条纹的中央明纹到两缝的光程相等，当透明薄膜遮住上方的一条缝后，等效为通过上方缝的光的光程变大，中央明纹只有向上移动，才能使中央明纹到两缝的光程仍相等，由可知，条纹宽度不变。故选A。4．B【详解】为了获取单色的线光源，光源后面是滤光片、单缝，然后通过双缝在光屏上产生干涉图样，则后面是双缝、遮光筒和光屏。故B正确，ACD错误。故选B。5．B【详解】A．实验装置中的①②③元件分别为滤光片、单缝、双缝，A错误；B．测量时测量头分划板的中心刻线应与条纹的中心对齐，B正确；C．由可知，干涉条纹间距只与双缝间距d、双缝到屏距离L有关，与单缝、双缝间距无必然关系，C错误；D．测量过程中误将5个条纹间距数成6个，偏小，波长测量值偏小，D错误。故选B。6．D【详解】他对实验装置作了改动后，仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知各条纹宽度减小。由公式得A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间，、与都不变，则不变，故A错误；B．仅将单缝远离双缝移动少许，、与都不变，则不变，故B错误；C．仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉，故C错误；D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，减小，与都不变，则减小，故D正确。故选D。7．B【详解】把该装置放在另一种透明介质里，则光的波长变短，则根据可知，条纹间距变小，则介质中毛玻璃上显示的条纹数目多。故选B。8．D【详解】A．取下滤光片，不同的色光干涉，在光屏上将出现彩色的干涉条纹，A错误；B．若单缝向右平移一小段距离，由于双缝到光屏的距离不变，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离不变，B错误；C．根据将双缝的距离d增大，则光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，C错误；D．若将滤光片由红色换成绿色，色光的波长减小，根据光屏上相邻两条暗纹中心的距离减小，D正确。故选D。9．D【详解】根据可知，减小干涉条纹间距的方法是减小l和λ，或者增加d；A．频率小的光波波长大，则条纹间距变大，A不符合题意；B．改用波长更长的光波会增加条纹间距，B不符合题意；C．减小双缝间距d会增加条纹间距，C不符合题意；D．减小双缝与光屏间距l可减小条纹间距，D符合题意。故选D。10．B【详解】A．误将30次全振动记成了31次，所得的周期偏小，由得可得则所测加速度偏大，故A错误；B．蓝光的波长比红光小，由可得光屏上观察到的干涉条纹间距变小，故B正确；C．在测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故C错误；D．实验过程中，若撒的痱子粉过多，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由可知，实验测量的油酸分子的直径偏大，故D错误。故选B。11．B【详解】A．③、④分别是单缝、双缝，故A错误；B．根据可知，将双缝的距离减小，则光屏上相邻两条亮纹中心的距离增大，故B正确；C．应先调节光源高度使光沿轴线，再放上单缝和双缝，故C错误；D．条亮纹，则有个间隔，故两条亮条纹间距为故D错误。故选B。12．C【详解】根据平面镜成像原理，光源S发出来的光，经平面镜反射后，相当于从发来的光，因此两个相干光源之间的距离为2a，如图所示根据可得故选C。13．D【详解】A．图中分别为滤光片、单缝和双缝，且双缝和单缝应平行放置，选项A错误；B．应先调节光源高度，使光束沿着遮光筒轴线照在屏中心，再安装单缝和双缝，选项B错误；C．根据可知仅将光屏稍向右移，L将增大，则条纹的间距增大，选项C错误；D．实验中将4个条纹间距误数成5个，则偏小，根据可知测得的波长值偏小，选项D正确故选D。14．AB【详解】由于氦氖激光器激发出的激光是单色光且方向性较强，故不需要滤光片和单缝，AB正确，CD错误。故选AB。15．BCD【详解】A、根据双缝干涉的的间距公式，由双缝的距离d，双缝到光屏的距离L和入射光的波长共同决定，而将滤光片向右平移，条纹间距不变；故A错误.B、将光屏向右平移一小段距离即L增大，可知增大；B正确.C、将双缝间的距离d减小，由知增大；C正确.D、将滤光片由绿色换成红色，可知波长变大，则光屏上的两个相邻暗条纹间的距离增大；D正确.E、n条亮纹之间有n-1个间距，则相邻条纹的间距为；故E错误.故选BCD.16．AB【详解】AC．O点到两缝的距离相等，故不论换